Abstract This paper presents applications of CALPHAD (CALculation of PHAse Diagrams) modeling in the design of organic ordered-disordered solid-state phase change materials (PCMs) for thermal energy storage (TES), via reviewing our recent progress. In this work, the integrated CALPHAD-based modeling has been disclosed to systematically study the thermal and thermophysical properties of organic PCMs including Pentaglycerine (PG), Neopentylglycol (NPG), Tris(hydroxymethyl)-amino-methane (TRIS), and 2-amino-2-methyl-1,3-propanediol (AMPL). The resulting simulation shows that the calculated phase transition temperature, transitional enthalpy, and transitional volume of organic PCMs via CALPHAD-based modeling have a good agreement with the experimental results. Also, the high-throughput screening via CALPHAD-based modeling assists in predicting the composition-phase transition-property relationships in multicomponent PCMs systems. The screening result shows that the phase transition temperature and transitional enthalpy can be tuned via mixture of organic PCMs. The optimal mixture with maximum energy storage can be determined via high-throughput screening with reliable thermodynamic database of multicomponent PCMs. The present overview has demonstrated the capability of the CALPHAD-based modeling in discovering the PCMs for TES application. The fundamental methodology and modeling principles are applicable to other materials and engineering applications.

中文翻译：

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CALPHAD (CALculation of PHAse Diagram) 模型在有机定向无序相变材料中的应用，用于热能储存

摘要 本文通过回顾我们最近的进展，介绍了 CALPHAD（相变图计算）建模在用于热能储存 (TES) 的有机有序无序固态相变材料 (PCM) 设计中的应用。在这项工作中，已经公开了基于 CALPHAD 的集成建模，以系统地研究有机 PCM 的热和热物理特性，包括五甘油 (PG)、新戊二醇 (NPG)、三(羟甲基)-氨基-甲烷 (TRIS) 和 2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇 (AMPL)。由此产生的模拟表明，通过基于 CALPHAD 的建模计算出的有机 PCM 的相变温度、转变焓和转变体积与实验结果具有很好的一致性。还，通过基于 CALPHAD 的建模进行的高通量筛选有助于预测多组分 PCM 系统中的组成-相变-性质关系。筛选结果表明，相变温度和转变焓可以通过有机相变材料的混合来调节。可以通过高通量筛选和可靠的多组分 PCM 热力学数据库来确定具有最大能量存储的最佳混合物。本概述展示了基于 CALPHAD 的建模在发现用于 TES 应用的 PCM 方面的能力。基本方法和建模原则适用于其他材料和工程应用。筛选结果表明，相变温度和转变焓可以通过有机相变材料的混合来调节。可以通过高通量筛选和可靠的多组分 PCM 热力学数据库来确定具有最大能量存储的最佳混合物。本概述展示了基于 CALPHAD 的建模在发现用于 TES 应用的 PCM 方面的能力。基本方法和建模原则适用于其他材料和工程应用。筛选结果表明，相变温度和转变焓可以通过有机相变材料的混合来调节。可以通过高通量筛选和可靠的多组分 PCM 热力学数据库来确定具有最大能量存储的最佳混合物。本概述展示了基于 CALPHAD 的建模在发现用于 TES 应用的 PCM 方面的能力。基本方法和建模原则适用于其他材料和工程应用。本概述展示了基于 CALPHAD 的建模在发现用于 TES 应用的 PCM 方面的能力。基本方法和建模原则适用于其他材料和工程应用。本概述展示了基于 CALPHAD 的建模在发现用于 TES 应用的 PCM 方面的能力。基本方法和建模原则适用于其他材料和工程应用。